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1、3.4 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力复习复习通电导线受到通电导线受到的的磁场力与哪些因素有关？磁场力与哪些因素有关？当通电导线与磁场当通电导线与磁场垂直垂直时，时，F=ILB1 1、改变导线中电流的方向，观察、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。受力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化场的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBF猜测猜测:哪些因素会影响导线受力的方向哪些因素会影响导线受力的方向
2、电流的方向和磁场的方向电流的方向和磁场的方向一一.安培力的方向安培力的方向左左左左手手手手定定定定则则则则：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与四四指指在在同同一一平平面面内内并并跟跟四四指指垂垂直直，让让磁磁感感线线垂垂垂垂直直直直穿穿穿穿入入入入手手心心，四四指指指指向向电电流流的的方方向，向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。BIFI安培力安培力F 的方向总是垂直于电流的方向总是垂直于电流I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定的平面所确定的平面 BFBB如果磁场和电流不垂直如果磁场和电流不垂直,情况会怎样情况会怎样?【例例例例1 1】关
3、关于于垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的通通电电直直导导线所受磁场力的方向，正确的说法是线所受磁场力的方向，正确的说法是A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C既既跟跟磁磁场场方方向向垂垂直直，又又跟跟电电流流方方向向垂垂直直D既既不不跟跟磁磁场场方方向向垂垂直直，又又不不跟跟电电流流方方向垂直向垂直 答案答案CFIBFIBBI30FFIIIBBB【例例例例2 2 2 2】画出图中画出图中下图中通电导体所受安培力的方向。下图中通电导体所受安培力的方向。B如图，在光滑的金属导轨上水平放置一金属导体，处如图，在光滑
4、的金属导轨上水平放置一金属导体，处于匀强磁场中，金属导体在磁场力的作用下保持静止，于匀强磁场中，金属导体在磁场力的作用下保持静止，请做出金属导体的受力图。请做出金属导体的受力图。B磁场方向与轨道垂磁场方向与轨道垂直向上直向上磁场方向竖直向上磁场方向竖直向上问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以分析用学过的知识加以分析同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论:FFF同向电流F反向电流二二.安培力的大小安培力的大小1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与磁场
5、方向垂直时:F=ILB (B(BL)L)BIF2、电流与磁场方电流与磁场方向平行时，磁场向平行时，磁场对电流的作用力对电流的作用力为零为零NSI问题问题:如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？B BIIB B把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB
6、1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角为角为时时:3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角为角为时时:F=ILBsin(为为为为B B与与与与L L的夹角的夹角的夹角的夹角)BFB B 对公式的理解对公式的理解不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关L是有效长度，不一定是导线实际长度【例例例例3 3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边，此
7、时电流受到的安培力边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向两力的合力大小方向怎样？如果电流沿怎样？如果电流沿ab边从边从a到到b，ab边受安培力多大？边受安培力多大？如果是一闭合回路如果是一闭合回路受力又是多少受力又是多少?【例例例例4 4 4 4】说说下面各图的有效长度 3、画出图中通电导线棒、画出图中通电导线棒ab所受的各个力的方向所受的各个力的方向(在方框中画在方框中画).若导线长为若导线长为L，通过电流为，通过电流为I，磁感应，磁感应强度为强度为B，写出安培力的大小，写出安培力的大小(摩擦不计摩擦不计).4
8、如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示的方于线圈的平面，当线圈内通以如图所示的方向的电流时，线圈将怎样运动？向的电流时，线圈将怎样运动？电磁炮原理图电磁炮原理图 电磁炮是利用安培力推动通电磁炮是利用安培力推动通电导体平动的例子，电动机、电电导体平动的例子，电动机、电流表则是利用安培力使通电线圈流表则是利用安培力使通电线圈转动的实例。电动机是将电能转转动的实例。电动机是将电能转化为机械能的重要装置，它在生化为机械能的重要装置，它在生产与生活中有极广
9、泛的应用。产与生活中有极广泛的应用。安培力在实际生活中的应用安培力在实际生活中的应用1 1、电磁泵的工作原理、电磁泵的工作原理 在医疗器械中驱动血液时，由于不允许在医疗器械中驱动血液时，由于不允许传动的机械部分与血液相接触，常使用一种传动的机械部分与血液相接触，常使用一种电磁泵，如图所示。将导管放入磁场中，当电磁泵，如图所示。将导管放入磁场中，当电流通过导电液体时，这液体即被驱动。电流通过导电液体时，这液体即被驱动。2 2、直流电动机、直流电动机 直流电动机就是根据直流电动机就是根据磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力原理制成的。原理制成的。如图所示，当线圈上有电流如图所示，当线圈上有电流I
10、I通过通过时，与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相时，与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相等、方向相反的安培力等、方向相反的安培力F F的作用，这一对力促使的作用，这一对力促使线圈转动，改变电流方向，转动方向也改变。线圈转动，改变电流方向，转动方向也改变。直流电动机突出的优点是通过改变输入直流电动机突出的优点是通过改变输入电电压压很很容易调节它的转速容易调节它的转速，而交流电动机的调速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机。例如无轨电车和电气机车都采用直流电动机。例如无轨电车和电气机车都是用直流电动机来开动的。是用直流
11、电动机来开动的。3 3、磁电式电表、磁电式电表 电流表是测量电流的电学仪器，实验时电流表是测量电流的电学仪器，实验时经常使用的电流表是经常使用的电流表是磁电式电流表磁电式电流表。磁电式电流表的构造如图所示：磁电式电流表的构造如图所示：1 1、F F、B B、I I三个物理量方向的判断三个物理量方向的判断 在下列所示的各图中，通电导线在磁场中的磁感强在下列所示的各图中，通电导线在磁场中的磁感强度度B B、电流、电流I I、磁场力、磁场力F F三个相关物理量中，已知其中两三个相关物理量中，已知其中两个物理量的方向，在图中标出第三个物理量的方向。个物理量的方向，在图中标出第三个物理量的方向。二、安培
12、力在理论分析中的应用二、安培力在理论分析中的应用2 2、如如图图所所示示，条条形形磁磁铁铁放放在在水水平平桌桌面面上上，在在其其正正中中央央的的上上方方固固定定一一根根直直导导线线MNMN，导导线线与与磁磁场场垂垂直直，给导线通以由给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流，则()()A.A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B.B.磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C.C.磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D.D.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用
13、磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用1 1、如如图图所所示示，在在倾倾角角为为3030o o的的斜斜面面上上，放放置置两两条条宽宽L L0.5m0.5m的的光光滑滑平平行行导导轨轨，将将电电源源、滑滑动动变变阻阻器器用用导导线线连连接接在在导导轨轨上上，在在导导轨轨上上横横放放一一根根质质量量为为m m0.2kg0.2kg的的金金属属棒棒abab，电电源源电电动动势势E E12V12V，内内阻阻r r0.30.3，磁磁场场方方向向垂垂直直轨轨道道所所在在平平面面，B B0.8T0.8T。欲欲使使棒棒abab在在轨轨道道上上保保持持静静止止，滑滑动动变变阻阻器器的的使使用用电电阻阻R R应应为为多多大大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其其它它电阻不计）电阻不计）BE rRa30bBGFNF力电应用力电应用v水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为V，内阻为0.5，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？ab力电应用力电应用